，包括：
[0062]步骤1:调节封闭室内正电极与负电极之间的距离;本实施例中距离调节为5mm;
[0063] 步骤2:利用气体充放及回收装置除去封闭室内残余的气体；
[0064] 步骤3:开关闭合状态下，按照所需混合气体的不同配比向各封闭室内充气;本实 施例中向封闭室内充入〇 . 1 MPa的SF6/N2混合气体，SF6和N2的混合比分别为0 % /100 %、 10%/90%^20%/80%^30%/70%^40%/60%^50%/50%^60%/40%^70%/30%^80%/ 20 %、90 %/10%、100%/0 %，静置30分钟，使混合气体充分混合，SF6含量越高，击穿电压越 尚；
[0065] 步骤4:利用高压电源产生装置对各气体密封系统的封闭室中的正电极与负电极 之间施加持续升高的电压；
[0066] 步骤5:当封闭室中的正电极与负电极间隙击穿时，电极间产生电流，开关动作控 制系统产生跳闸信号，开关动作控制系统工作，线路中的开关断开；
[0067] 步骤6:此时的击穿电压经阻容分压器降压后在示波器中显示；
[0068]步骤7:重复步骤4~6,至所有封闭室内的正电极、负电极均被击穿，高压电源产生 装置停止供电；
[0069 ]步骤8:采用气体充放及回收装置抽出混合气体；
[0070] 步骤9:计算机将检测到的混合气体配比及击穿电压组成的如表1所示的11组数据 作为混合气体击穿电压预测的样本数据，预测混合气体不同配比时的击穿电压；
[0071] 表1 SF6/fc混合气体击穿电压
[0073] 步骤9.1:建立以样本数据中的混合气体配比为输入、击穿电压为输出的支持向量 机回归预测模型；
[0074] 步骤9.1.1:将样本数据中的数据映射到高维特征空间，并在高维特征空间中构造 支持向量机回归预测模型；
[0075] 设长度为N的样本数据集：（xi，yi)、（X2，y2)、......、（xn，yn)，xi为混合气体配比，yi为 击穿电压。将样本数据集中的数据Xl(i = l、2、……、n)由原空间R映射到高维特征空间F，并 在特征空间F中构造支持向量机回归预测模型，即：
[0076] f (x) =w · it(xi)+b (1)
[0077] 其中，W(Xi)为Xi的非线性映射，b为阈值，w为回归系数向量。
[0078] 步骤9.1.2:根据风险函数得到支持向量机回归预测模型中的参数；
[0079] 影响w的因素有经验风险的总和以及使其在高维特征空间平坦的| |w| |2,通过引 入正定的松弛因子，w和b可以通过正规风险函数得到：
[0082]其中，C为一个常数，表示描述经验风险的惩罚函数，用来控制对超出误差ε的样本 的惩罚程度，1为总训练样本个数，1和1为正定的松弛因子，（I |w| |2)/2是使w在高维空间平 坦的正则项。求解该问题，需要引入不敏感损失函数Le( yi，f(Xl))，由下式定义：
[0084]其中，ε为预测值的误差。约束优化问题可以通过建立如下方程求解得到：
[0086]要使上式取最小值，式中的?Χιξηξ')对《、|1，1、13的偏导均为零，即：
[0088]式中，€4和€^为拉格朗日乘子(i = l，2,……，1)，支持向量机的函数回归问题可归 结为一个凸二次回归问题。可以得到用样本数据点表示的w:
[0090] 步骤9.1.3:选择核函数，得到最终的支持向量机回归预测模型。
[0091] 带入式(1)，最终得到线性回归函数，即支持向量机回归预测模型：
[0093] 其中，K (X i，X)为核函数，其值等于原数据(X i，X)映射到高维特征空间中的内积， 即：
[0094] Κ(χ?,χ) = Ψ(χ?)ΧΨ(χ) (9)
[0095] 选择不同形式核函数可以生成不同的支持向量机，本实施例中：
[0096] K(xi，x) = exp(_ γ | | Xi-χ | | ) (10)
[0098] 步骤9.2:进行混合气体不同配比时的击穿电压的预测，得到混合气体不同配比时 的击穿电压预测结果。
[0099] 根据预测结果，采用最大绝对百分误差(MPE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分 误差(MAPE)以及相关系数(R2)对所建模型的预测性能进行评价。
[0100] MPE、MAE、MAPE以及R2分别由如下表达式定义：
[0102]式中：负和η分别为第j个样本的预测值和实测值，歹为样本平均值。
【主权项】
1. 一种混合气体击穿电压检测装置，其特征在于，包括： 高压电源产生装置和若干混合气体击穿电压检测单元； 混合气体击穿电压检测单元包括气体密封系统、阻容分压器、开关、开关动作控制系统 和示波器； 气体密封系统包括:封闭室（1)、气体充放及回收装置(2 )、正电极(3)、负电极(4);正电 极(3)、负电极(4)设置在封闭室（1)内，正电极(3)、负电极(4)之间的距离可调，封闭室（1) 通过气管连接气体充放及回收装置(2)-端； 气体密封系统的正电极(3)、负电极(4)分别与高压电源产生装置的正输出端、负输出 端连接； 各气体密封系统与高压电源产生装置正输出端的连接线路上连接有开关动作控制系 统； 气体密封系统与开关动作控制系统的连接线路上连接有开关； 阻容分压器的高压端连接至高压电源产生装置与开关的连接线路上，阻容分压器的低 压端连接示波器，阻容分压器的接地端接地。2. 根据权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置，其特征在于，所述高压电源产生 装置包括:电容、二极管、电阻、变压器、调压器、工频交流电源； 工频交流电源连接调压器，调压器连接变压器的原线圈，变压器的副线圈一端连接第 二电阻一端，变压器的副线圈一端与电容一端连接后作为高压电源产生装置的负输出端， 第二电阻另一端连接二极管正极，二极管负极与电容另一端连接后作为高压电源产生装置 的正输出端。3. 根据权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置，其特征在于，所述开关动作控制 系统包括:电流互感器、比较环节、第三电阻； 电流互感器的输入端接至气体密封系统与高压电源产生装置正输出端的连接线路，电 流互感器的输出端经第三电阻连接至比较环节的输入端，比较环节的输出端连接开关。4. 根据权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置，其特征在于，所述气体密封系统 还包括:气瓶(5)、气阀（6)、真空表(7)、气压表(8); 气体充放及回收装置(2)另一端连接气瓶(5)，气体充放及回收装置(2)与封闭室（1)连 接的气管中设置有气阀(6)，并安装有真空表(7)和气压表(8)。5. 根据权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置，其特征在于，所述正电极(3)、负 电极(4 )采用平板电极、棒-板电极或针-板电极。6. 根据权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置，其特征在于，所述高压电源产生 装置正输出端与阻容分压器高压端的连接线路上连接有用于保护线路的第一电阻。7. 根据权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置，其特征在于， 所述高压电源产生装置包括:电容、二极管、第二电阻、变压器、调压器、工频交流电源； 工频交流电源连接调压器，调压器连接变压器的原线圈，变压器的副线圈一端连接第 二电阻一端，变压器的副线圈一端与电容一端连接后作为高压电源产生装置的负输出端， 第二电阻另一端连接二极管正极，二极管负极与电容另一端连接后作为高压电源产生装置 的正输出端； 所述开关动作控制系统包括：电流互感器、比较环节、第三电阻； 电流互感器的输入端接至气体密封系统与高压电源产生装置正输出端的连接线路，电 流互感器的输出端经第三电阻连接至比较环节的输入端，比较环节的输出端连接开关； 所述气体密封系统还包括:气瓶(5)、气阀(6)、真空表(7)、气压表(8); 封闭室（1)通过气管连接气体充放及回收装置(2)-端，气体充放及回收装置(2)另一 端连接气瓶(5 )，气体充放及回收装置(2 )与封闭室（1)连接的气管中设置有气阀（6 )，并安 装有真空表(7)和气压表(8)。8. 利用权利要求1所述的混合气体击穿电压检测装置进行混合气体击穿电压预测的方 法，其特征在于，包括： 步骤1:调节封闭室内正电极与负电极之间的距离； 步骤2:利用气体充放及回收装置除去封闭室内残余的气体； 步骤3:开关闭合状态下，按照所需混合气体的不同配比向各封闭室内充气； 步骤4:利用高压电源产生装置对各气体密封系统的封闭室中的正电极与负电极之间 施加持续升高的电压； 步骤5:当封闭室中的正电极与负电极间隙击穿时，开关动作控制系统工作，线路中的 开关断开； 步骤6:此时的击穿电压经阻容分压器降压后在示波器中显示； 步骤7:重复步骤4~6,至所有封闭室内的正电极、负电极均被击穿，高压电源产生装置 停止供电； 步骤8:采用气体充放及回收装置抽出混合气体； 步骤9:将检测到的混合气体配比及击穿电压组成的数据作为混合气体击穿电压预测 的样本数据，预测混合气体不同配比时的击穿电压； 步骤9.1:建立以样本数据中的混合气体配比为输入、击穿电压为输出的支持向量机回 归预测模型； 步骤9.2:进行混合气体不同配比时的击穿电压的预测，得到混合气体不同配比时的击 穿电压预测结果。9. 根据权利要求8所述的混合气体击穿电压预测的方法，其特征在于，所述步骤9.1的 具体步骤如下： 步骤9.1.1:将样本数据中的数据映射到高维特征空间，并在高维特征空间中构造支持 向量机回归预测模型； 步骤9.1.2:根据风险函数得到支持向量机回归预测模型中的参数； 步骤9.1.3:选择核函数，得到最终的支持向量机回归预测模型。
【专利摘要】一种混合气体击穿电压检测装置及预测方法，该装置包括高压电源产生装置和若干混合气体击穿电压检测单元；混合气体击穿电压检测单元包括气体密封系统、阻容分压器、开关、开关动作控制系统和示波器；气体密封系统的正、负电极分别与高压电源产生装置的正、负输出端连接；气体密封系统与高压电源产生装置正输出端的连接线路上连接开关动作控制系统；气体密封系统与开关动作控制系统的连接线路上连接开关；阻容分压器的高压端连接至高压电源产生装置与开关的连接线路上，低压端连接示波器。本发明搭建并行的混合气体击穿电压检测单元测得不同配比下的击穿电压，提高检测效率。建立支持向量机回归预测模型预测击穿电压，减少击穿电压实验工作量。
【IPC分类】G01R31/12
【公开号】CN105606978
【申请号】CN201610154066
【发明人】李学斌, 黄旭, 葛维春, 韩洪刚, 赵义松, 李斌, 耿莉娜, 鲁旭臣, 金鑫, 李鑫涛, 林莘
【申请人】国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 沈阳工业大学, 国家电网公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月17日